Riscaldatore a infrarossi a pellicola: struttura, principio di funzionamento, panoramica dei tipi di sistemi IR

I sistemi di riscaldamento per ambienti non residenziali e residenziali sono presenti sul mercato in enorme quantità. E tra tutta questa varietà, il riscaldatore a infrarossi a pellicola si distingue per l'alta efficienza, la lunga durata e la maggiore sicurezza operativa.

Nell'articolo che presentiamo viene descritto in dettaglio il principio di funzionamento dell'apparecchiatura utilizzata per formare il riscaldamento radiante. Vengono elencati vantaggi e svantaggi, vengono fornite le specifiche tecniche. Le presenteremo le opzioni di applicazione e i metodi di installazione dei popolari sistemi a pellicola.

Dispositivi elettrici per riscaldamento IR

L'abbreviazione PLEN significa "termoventilatore radiante a pellicola" o semplicemente "termoventilatore a pellicola". L'uso della pellicola IR riscaldante è consentito sia come fonte di calore aggiuntiva che principale.

In pratica si tratta di una pellicola con elementi riscaldanti interni che emettono onde infrarosse a seguito del passaggio di corrente elettrica attraverso di essi.

Vantaggi del principio a infrarossi

Il riscaldamento delle masse d'aria in un ambiente da una o dall'altra fonte può avvenire tramite:

• conduzione termica;
• convezione;
• irraggiamento termico.

I primi due principi di trasferimento del calore sono utilizzati nei radiatori ad acqua e a olio, nonché nei ventilatori con spirali riscaldanti.

In essi, innanzitutto, mediante il fluido termovettore o TEN, viene riscaldata una superficie di lavoro, dalla quale poi viene riscaldata l'aria della stanza nelle sue immediate vicinanze. Successivamente, mediante convezione naturale o forzata, avviene il ricambio d'aria in tutta la stanza.

I riscaldatori IR a pellicola appartengono ai sistemi di riscaldamento che non riscaldano direttamente l'aria nella stanza, ma prima le superfici di pareti, mobili, pavimento e soffitto al suo interno

L'irraggiamento termico implica la trasmissione del calore dalla fonte mediante radiazione elettromagnetica dello spettro infrarosso. L'aria non può riscaldarsi direttamente dai raggi IR.

Essi sono in grado di riscaldare solo superfici di materiali solidi. Cioè, prima, a seguito del funzionamento del sistema di riscaldamento PLEN, vengono riscaldati i mobili e i rivestimenti della stanza, e poi questi cedono calore all'aria.

I raggi IR vengono spesso chiamati «radiazione termica», perché l'effetto del funzionamento dell'apparecchiatura a infrarossi viene percepito tattilmente dall'uomo come una sensazione di calore e non provoca alcun disagio.

Il calore infrarosso è costituito da onde elettromagnetiche nell'intervallo 0,74–2000 µm. Se si osserva il Sole, circa il 40% della sua radiazione sulla Terra è costituito dalla luce visibile, mentre circa il 10% e il 50% rispettivamente dai raggi UV e IR.

I termoventilatori a pellicola di tipo IR generano energia termica con una lunghezza d'onda intorno a 9,2 µm. Per l'uomo, tali raggi sono completamente sicuri e naturali, poiché assomigliano molto alla "luce solare". Dopo tutto, il corpo umano stesso emette calore infrarosso con una lunghezza d'onda di 9,6 µm.

Struttura del sistema di riscaldamento a pellicola

I riscaldatori elettrici a pellicola IR includono tre elementi principali:

• riscaldante;
• trasmittente;
• irradiante.

Il primo converte l'energia elettrica in termica. Il secondo distribuisce il calore generato su tutta l'area del PLEN, e il terzo emette raggi infrarossi.

Oltre alla pellicola riscaldante IR, il sistema di riscaldamento a pellicola comprende anche un termoregolatore con uno o più sensori di temperatura e cavi per collegare il riscaldatore alla rete elettrica.

L'elemento riscaldante nel PLEN è realizzato con un conduttore ad alta resistenza. Di solito si tratta di una striscia sottile di nichelcromo (da cui sono realizzate le spirali nei TEN) o di carbonio. Inoltre, quasi tutti i produttori di termoventilatori a pellicola IR sono ora passati alla seconda opzione. Il carbone è più economico, meno costoso ed efficiente.

L'elemento trasmittente è costituito da uno strato di foglio di alluminio, che si distingue per l'elevata conducibilità termica. Esso è posizionato su uno o entrambi i lati della pellicola IR. Inoltre, alcuni produttori non utilizzano affatto l'alluminio, basandosi solo sul materiale irradiante.

Lo strato superiore del termoventilatore a pellicola in questione su entrambi i lati è realizzato in PET (polietilene tereftalato). La pellicola di questo termoplastico ha un elevato coefficiente di radiazione IR, resiste tranquillamente a temperature fino a +200⁰C ed è un eccellente dielettrico.

La pellicola protegge gli elementi riscaldanti interni dalla condensa e dall'umidità, forma un unico sistema riscaldante a partire da componenti separati e riduce il rischio di folgorazione per l'uomo praticamente a zero.

La pellicola IR è progettata in modo che gli elementi riscaldanti al suo interno possano riscaldarsi solo fino a +55° C. Temperature superiori sono praticamente escluse; un tale riscaldamento è possibile solo brevemente in una situazione di emergenza con un improvviso aumento di tensione nella rete.

Il calcolo e l'installazione del riscaldatore IR a pellicola vengono effettuati tenendo conto che la pellicola non funzionerà in modalità di riscaldamento costante, ma a brevi intervalli da pochi secondi a qualche minuto.

Cioè, un tale termoventilatore a infrarossi aumenta rapidamente la temperatura delle superfici nella stanza ai livelli richiesti, e poi viene spento dal termostato. E poi viene alimentato nuovamente dalla rete elettrica solo di tanto in tanto man mano che l'aria della stanza si raffredda.

Ambito di applicazione dell'infrarosso del PLEN

I termoventilatori radianti a pellicola sono più spesso utilizzati come aggiunta al riscaldamento ad acqua. Nelle regioni meridionali possono fungere da sistema di riscaldamento principale. È sufficiente calcolare correttamente l'area della pellicola a infrarossi necessaria per la situazione richiesta.

Con l'aiuto di un riscaldatore IR a pellicola è possibile riscaldare il pavimento completamente o per zone. Viene installata sul soffitto e sulle falde del sottotetto, sulle pareti in normali ambienti residenziali e persino nelle saune, poiché le pellicole con IP 54 tollerano senza problemi l'elevata umidità.

I riscaldatori a pellicola a infrarossi possono essere installati in:

• case residenziali di campagna;
• appartamenti cittadini;
• bagni turchi e saune;
• locali di produzione e magazzini;
• cortili per la custodia di animali;
• garage con riscaldamento e senza;
• serre e così via.

Non ci sono restrizioni sostanziali per l'uso dei riscaldatori elettrici a bassa temperatura in esame. L'unica limitazione per il dispositivo di riscaldamento a infrarossi è che la stanza deve avere un'altezza fino a 3 metri. Se i soffitti sono più alti, sarà necessario installare modelli di termoconvettori a infrarossi ad alta temperatura e più costosi.

Caratteristiche e tipi di pellicole IR

I riscaldatori elettrici a infrarossi si dividono in due tipi: a bassa temperatura e ad alta temperatura. I primi possono riscaldarsi solo fino a +50 ⁰C, mentre i secondi fino a 200 ⁰C. In ambito domestico vengono utilizzati solo i modelli del primo tipo sotto forma di PLEN o apparecchi a lampada o a pannello, progettati per funzionare con una rete elettrica a 220 V.

Lo spessore delle stesse pellicole IR non supera 1 mm, ma ci sono anche dei morsetti metallici per collegarle al cablaggio, che sono leggermente più spessi.

Le caratteristiche tecniche dei riscaldatori IR a pellicola a bassa temperatura sono le seguenti:

1. Tensione nominale – 220 Volt.
2. La temperatura massima di riscaldamento della pellicola è 40–55⁰C a seconda del modello e del produttore.
3. Grado di protezione IP – da «22» a «67».
4. Peso del telo riscaldante – circa 500 grammi/m².
5. Potenza specifica – 150–300 W/m².
6. Carico di corrente – 0,68–1,4 A/m².
7. Lunghezza – 0,25–7 m.
8. Larghezza – 0,5–1 m.

I produttori offrono una garanzia di 10–15 anni sulla pellicola a infrarossi. Tuttavia, di fatto, questi sistemi di riscaldamento durano fino a mezzo secolo.

In base al metodo di installazione, i riscaldatori a infrarossi a pellicola si dividono in:

• da parete – «quadri riscaldanti» (per riscaldamento locale supplementare);
• da soffitto – dietro controsoffitti e soffitti sospesi;
• da pavimento – «pavimenti riscaldanti».

L'analogo a pavimento è leggermente inferiore in termini di efficienza rispetto a quello a soffitto. Non è possibile installare il pavimento riscaldante a pellicola sotto armadi, letti e divani. I mobili occupano sempre molto spazio in un'abitazione. I 'quadri' e le semplici pellicole dietro le decorazioni murali sono il modo peggiore per utilizzare i riscaldatori a pellicola IR.

La soluzione più efficace è quella da soffitto: i raggi infrarossi dal soffitto coprono la massima superficie possibile nella stanza.

Le pellicole riscaldanti a infrarossi sono prodotte in forma di:

• modelli di dimensioni specifiche (ad esempio, 'ZEBRA' o 'NIRVANA');
• teli da tagliare su misura in base alle dimensioni del progetto, prodotti con larghezza da 50 a 100 cm.

La prima variante non può essere tagliata sul posto di installazione. Questi sistemi vengono prodotti già pronti, basta collegare i cavi con i morsetti. È necessario selezionarli con particolare attenzione dalla gamma di dimensioni disponibile presso il produttore, in modo che la posa successiva non crei problemi.

La seconda variante delle pellicole viene venduta in rotoli lunghi fino a 7 metri. Questa versione di pavimento riscaldante a infrarossi può essere tagliata su misura direttamente nella stanza con delle normali forbici.

Vantaggi e svantaggi dei riscaldatori a pellicola

I vantaggi delle pellicole riscaldanti IR sono i seguenti:

1. Elevata sicurezza e affidabilità.
2. Tempi minimi di installazione del sistema di riscaldamento elettrico.
3. Riscaldamento dell'ambiente estremamente rapido e confortevole per le persone.
4. Aspetto estetico del sistema di riscaldamento, completamente nascosto dal decoro.
5. Automazione completa del funzionamento del riscaldatore, di conseguenza nessuna necessità di manutenzione.
6. Elevata efficienza.
7. Rischio zero di perdite d'acqua (del fluido termovettore) dai radiatori.
8. Assenza di problemi di secchezza e di combustione dell'ossigeno nell'aria ambiente.
9. Funzionamento assolutamente silenzioso.
10. Niente convezione – niente polvere che si deposita ovunque.
11. Possibilità di impostare in ogni stanza della casa un proprio microclima secondo i parametri desiderati.
12. Assenza di sbalzi di temperatura in verticale (la differenza tra pavimento e soffitto sarà di 2–3 gradi).

I conduttori e gli elementi riscaldanti nel riscaldatore a infrarossi vengono saldamente sigillati in una pellicola di PET in fabbrica. Inoltre, non ci sono affatto parti mobili in un tale sistema di riscaldamento. Non c'è nulla che possa usurarsi, rompersi o corrodersi.

In una casa di 100 metri quadrati, il sistema a pellicola IR, insieme al cablaggio e alla protezione nel quadro elettrico, viene installato in 2-3 giorni. L'importante è che la rete sia progettata per i carichi richiesti.

L'accensione/spegnimento del riscaldatore elettrico viene effettuata da un termostato che monitora la temperatura nella stanza tramite sensori integrati e alimenta automaticamente gli elementi riscaldanti. Esistono anche termostati programmabili che consentono di impostare diverse modalità per stanze diverse e momenti della giornata.

L'elevata efficienza dei riscaldatori IR è dovuta alla loro breve durata di funzionamento; vengono accesi dal termostato per soli 10-20 minuti all'ora.

Tra gli svantaggi dei riscaldatori elettrici a pellicola IR vale la pena menzionare:

1. Bollette elettriche elevate.
2. Necessità di disporre di potenza sufficiente all'ingresso della rete elettrica in casa.

A parità di superficie della villetta o dell'appartamento, i costi dell'elettricità saranno da 1,5 a 2 volte superiori rispetto a quelli del riscaldamento a gas da rete. Ma la caldaia a gas, il suo collegamento alla rete o al serbatoio di gas e l'installazione dei radiatori con tubi sono anche soldi significativi.

L'installazione di un sistema di riscaldamento radiante costerà molto meno di questa opzione. E rispetto alle caldaie a combustibile solido vince ancora di più sia in termini di consumo di carburante che di costo di installazione.

Caratteristiche dell'installazione del riscaldamento IR a pellicola

I riscaldatori a pellicola flessibile possono essere installati da soli senza troppe difficoltà. L'importante è non piegare la pellicola durante il trasporto e il taglio con un angolo superiore a 60 gradi. Il taglio viene effettuato nei punti indicati dal produttore sul telo.

Come isolante, è meglio mettere sotto la pellicola izolon o penofol con uno strato di alluminio che riflette i raggi IR. E il termostato deve essere installato lontano dalla luce solare diretta, dai radiatori e dalle correnti d'aria.

Se si installa un termostato programmabile, sarà possibile riscaldare le diverse stanze della casa in sequenza individualmente. Ciò consentirà di ridurre significativamente i picchi di carico di corrente e potenza all'ingresso della rete elettrica della villetta.

Per ottenere il massimo effetto, l'area del riscaldatore a pellicola dovrebbe raggiungere il 60-70% della superficie della stanza da riscaldare. Inoltre, non si può mettere la pellicola IR sotto i mobili sul pavimento e sopra gli armadi alti sotto il soffitto. Per le persone, tale riscaldamento sarebbe inutile, mentre creerebbe punti di surriscaldamento locale nella stanza.

Inoltre, le strisce del riscaldatore elettrico flessibile a infrarossi devono essere distanziate dalle pareti di 15–20 cm. Per calcolare e stendere correttamente la pellicola, è necessario preparare in anticipo una pianta della stanza con tutte le distanze richieste e i punti in cui posizionare i mobili.

Qualsiasi materiale di finitura funge da schermo per le radiazioni infrarosse. La questione è solo il grado di trasparenza, l'attenuazione dei raggi IR e il riscaldamento di tale rivestimento o finitura. Alcuni tipi di rivestimento lasciano passare più calore radiante, altri meno.

Variante #1 – a pavimento

L'installazione di un riscaldatore a infrarossi IR in versione da pavimento viene effettuata su un sottofondo grezzo di cemento, pannelli di legno o cartongesso. Non può essere posato nel massetto cementizio o nello strato di colla per piastrelle, la pellicola polimerica non è progettata per l'azione alcalina del cemento utilizzato.

Come rivestimento finale superiore è consentito posare:

• laminato (senza sottofondo in sughero);
• moquette sottile sopra un pavimento in truciolare o compensato;
• linoleum senza sottostrato termoisolante.

Non è consigliabile posare il parquet sopra la pellicola IR. Il legno delle tavolette di parquet, a causa del surriscaldamento, si spaccherà e scricchiolerà.

È vietato posizionare mobili con gambe sopra il riscaldatore a pellicola, ciò potrebbe provocarne l'avvallamento e il danneggiamento, oltre a causare un surriscaldamento locale del rivestimento del pavimento.

Secondo le normative SanPiN il pavimento nelle stanze abitative può essere riscaldato solo fino a +26 ⁰C. Tuttavia, in caso di forte gelo all'esterno, sarà necessario accendere al massimo il sistema di riscaldamento a pavimento IR per raggiungere temperature confortevoli dell'aria interna.

E in questo caso camminarci sopra a piedi nudi diventa scomodo. Questo è il principale svantaggio della versione a pavimento del riscaldatore a infrarossi in pellicola.

Variante #2 – a soffitto

I riscaldatori a pellicola a infrarossi nella versione a soffitto possono essere coperti con:

• pannelli di legno, MDF e cartongesso con spessore fino a 12 mm;
• soffitti tesi (in PVC o tessuto);
• con sistemi a sospensione del tipo «Armstrong» o «Grigliato».

Si possono utilizzare anche pannelli di plastica, ma solo a condizione che il loro produttore consenta il riscaldamento del proprio rivestimento fino a +50⁰C.

Quanto più vicina è la finitura del soffitto alla pellicola a infrarossi, tanto meglio. Al massimo, possono essere distanziati l'uno dall'altro solo di 20 mm.

Se il riscaldatore a pellicola IR viene montato insieme a un controsoffitto, la pellicola riscaldante deve essere posata direttamente sul telaio del sistema. Non può essere fissata al solaio poiché ci sarebbe un'intercapedine d'aria troppo grande tra PLEN e la finitura.

Non è possibile montare sopra la pellicola a infrarossi strutture decorative metalliche, a specchio o in vetro. Si dovrebbe anche evitare l'uso di pannelli in vetromagnesio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Sui vantaggi e l'installazione del PLEN da soffitto:

Video #2. Tipi di pellicole riscaldanti a infrarossi:

Video #3. Pro e contro del riscaldamento IR:

Il calore radiante a infrarossi nella Sua casa è un metodo efficace e sicuro per riscaldare l'abitazione. L'installazione di pellicole IR elettriche si ammortizza in 2-3 anni grazie al risparmio sul combustibile solido per caldaie e sul costo delle apparecchiature della caldaia.

Anche rispetto al riscaldamento a gas di rete, i riscaldatori in questione risultano vincenti in ultima analisi. È sufficiente calcolarli correttamente per l'ambiente specifico e disporre di sufficienti specifiche tecniche per la potenza della rete elettrica.

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